DE19602632A1

DE19602632A1 - Thin film LCD panel

Info

Publication number: DE19602632A1
Application number: DE19602632A
Authority: DE
Inventors: Kyoung-Won Na
Original assignee: Samsung Display Devices Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 1995-01-27
Filing date: 1996-01-25
Publication date: 1996-08-01
Also published as: JPH08248428A; KR0161387B1; US5668617A

Abstract

A thin film LCD panel has (a) a substrate (21) bearing an electrode pattern (23); (b) an insulation layer (30) spaced by a certain distance from the substrate; (c) legs extending from the insulation layer and supported on the substrate; and (d) a liq. crystal layer between the substrate and the insulation layer. Pref. the insulation layer (30) consists of transparent SiO2 or Si3N4. Also claimed is a thin film LCD panel prodn. process.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Dünnschicht-Flüssig kristallanzeigefeld und richtet sich im besonderen auf ein Dünnschicht-Flüssigkristallanzeigefeld mit Flüssigkristall zellen, deren Dicke gleichförmig ist, deren Gewicht und Volumen aber stark vermindert sind, sowie auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung.The invention relates to a thin film liquid crystal display field and focuses in particular on Thin-film liquid crystal display panel with liquid crystal cells whose thickness is uniform, their weight and Volume but are greatly reduced, as well as a process for their manufacture.

Zu gegenwärtig in Verwendung befindlichen Bildanzeige vorrichtungen gehören Kathodenstrahlröhren (CRTs), Flach- Flüssigkristallanzeigen (LCDs) und Flach-Plasmaanzeigefelder (PDPs) um einige zu nennen. Die CRT hat dabei ausgezeichne te Bildqualität und Helligkeit, ist aber zu groß und zu schwer, um passend für den gegenwärtigen Trend zu Großbild schirmanzeigen zu sein. The image display currently in use devices include cathode ray tubes (CRTs), flat Liquid crystal displays (LCDs) and flat plasma display panels (PDPs) to name a few. The CRT was excellent te image quality and brightness, but is too big and too heavy to fit the current trend towards large screen to be screen displays.

Auf der anderen Seite hat eine Flachanzeigevorrichtung Vorteile insofern, als ihre Abmessungen und Gewicht, ver glichen mit der CRT, klein sind, weshalb sie in breitem Maße auf den verschiedensten Gebieten Anwendung finden. Flüssig kristall wurde dabei vorwiegend verwendet, da er die einzig artige Eigenschaft einfacher Anwendung hat und in der Lage ist, seine Kristallanordnung abhängig davon zu ändern, ob ein elektrisches Feld angelegt wird oder nicht.On the other hand has a flat display device Advantages in that their dimensions and weight, ver compared to the CRT, are small, which is why they are widely used find application in various fields. Liquid crystal was mainly used because it is the only one like property has simple application and capable is to change its crystal arrangement depending on whether an electric field is applied or not.

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines typischen Flüssigkristallanzeigefelds. Bei einem typischen Herstel lungsverfahren werden ITO-(Indium-Zinn-Oxid-)Elektroden 13 und 19 auf zwei Substraten 11 und 11′ ausgebildet, wonach Isolationsschichten 14 und 14′ auf der gesamten Oberfläche der resultierenden Strukturen ausgebildet werden. Die beiden Strukturen werden über (nicht gezeigte) zwischengelegte Abstandsteile zwischen den Isolationsschichten 14 und 14′ zusammengefügt, wobei der sich ergebende Aufbau die Substra te an der Außenseite hat. Als nächstes wird über ein Ver fahren der Flüssigkristallinjektion eine Flüssigkristall schicht 15 zwischen den Isolationsschichten ausgebildet, womit die Ausbildung eines Flüssigkristallanzeigefelds abge schlossen ist. Fig. 2 is a perspective view of a typical liquid crystal display panel. In a typical manufacturing process, ITO (indium tin oxide) electrodes 13 and 19 'are formed on two substrates 11 and 11 ', after which insulation layers 14 and 14 'are formed on the entire surface of the resulting structures. The two structures are joined via (not shown) interposed spacers between the insulation layers 14 and 14 ', the resulting structure having the substrate on the outside. Next, via a process of liquid crystal injection, a liquid crystal layer 15 is formed between the insulating layers, whereby the formation of a liquid crystal display panel is completed.

Das Ansteuerprinzip einer Flüssigkristallanzeige nutzt die Eigenschaft aus, daß sich die Anordnung des Flüssigkri stalls abhängig davon ändert, ob eine äußere Spannung ange legt wird oder nicht, und auf die Flüssigkristallschicht einfallendes Licht entweder abgeblockt oder mit Anlegen der Spannung durchgelassen wird. Unter Bezug auf Fig. 2 wird, wenn eine Spannung zwischen den oberen und unteren Elektro den 13 und 19 angelegt wird, ein elektrisches Feld an der Flüssigkristallschicht 15 ausgebildet. Das an der Flüssig kristallschicht ausgebildete elektrische Feld richtet den Flüssigkristall in einer bestimmten Richtung aus, und in die Flüssigkristallschicht der Anzeigevorrichtung einfallendes Licht wird entweder abgeblockt oder durchgelassen je nach Ausrichtung des Flüssigkristalls. Eine solche Ansteuercha rakteristik des Flüssigkristalls wird durch die Dicke und Gleichförmigkeit der innerhalb des Flüssigkristallanzeige feldes ausgebildeten Flüssigkristallschicht beeinflußt.The driving principle of a liquid crystal display takes advantage of the property that the arrangement of the liquid crystal changes depending on whether an external voltage is applied or not, and light incident on the liquid crystal layer is either blocked or let through when the voltage is applied. Referring to FIG. 2, when a voltage is applied between the upper and lower electrodes 13 and 19 , an electric field is formed on the liquid crystal layer 15 . The electric field formed on the liquid crystal layer aligns the liquid crystal in a certain direction, and light incident in the liquid crystal layer of the display device is either blocked or transmitted depending on the orientation of the liquid crystal. Such a drive characteristic of the liquid crystal is influenced by the thickness and uniformity of the liquid crystal layer formed within the liquid crystal display field.

Bei einer herkömmlichen Flüssigkristallanzeige wird der Zellenzwischenraum typischerweise ausgebildet, indem ein Abstandshaltermaterial auf dem unteren Substrataufbau abge lagert und der obere Substrataufbau dann damit verbunden wird, was zu ungleichförmigen Zellenzwischenräumen führt. Da die Durchmesser der Teilchen des Abstandshaltermaterials un gleich sind, ist es schwierig, Zellenzwischenräume gleichförmiger Dicke auszubilden und die Dicke des ausgebildeten Zellenzwischenraums durch Teilchengrößen des Abstandshalter materials zu steuern. Dies erzeugt insofern ein Problem, als die herkömmliche Flüssigkristallanzeigevorrichtung schlechte optische Abblock- und Durchlaßeigenschaften hat.In a conventional liquid crystal display, the Cell gap typically formed by a Spacer material abge on the lower substrate structure stored and then connected to the upper substrate structure which leads to non-uniform cell gaps. There the diameter of the particles of the spacer material un are equal, it is difficult to make cell gaps more uniform Form thickness and the thickness of the trained Cell gap by particle sizes of the spacer control materials. This creates a problem in that the conventional liquid crystal display device poor has optical blocking and transmission properties.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Flüssigkristallanzei gefeld zu schaffen, dessen Flüssigkristallschicht reprodu zierbar ist und damit ausgezeichnete Abblock- und Durchlaß eigenschaften für Licht liefert.The object of the invention is a liquid crystal display to create field, the liquid crystal layer reprodu is excellent and thus excellent blocking and passage provides properties for light.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Dünnschicht-Flüssigkristallanzeigefeld vorgesehen, welches ein Substrat, auf welchem ein Elektrodenmuster ausgebildet ist, eine in einem bestimmten Abstand vom Substrat liegende Isolationsschicht, eine Anzahl von von der Isolationsschicht abragenden und das Substrat berührenden Beinen sowie eine zwischen dem Substrat und der Isolationsschicht zwischenge legte Flüssigkristallschicht aufweist.To solve this problem, according to the invention Thin film liquid crystal display panel provided which a substrate on which an electrode pattern is formed is a distance from the substrate Insulation layer, a number of from the insulation layer protruding legs touching the substrate and one between the substrate and the insulation layer has placed liquid crystal layer.

Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein Verfahren zur Herstellung eines Dünnschicht-Flüssigkristallanzeigefelds zu schaffen, welches die Dicke eines Zellenzwischenraums ein fach steuern und eine gleichförmige Flüssigkristallschicht ausbilden kann.The object of the invention is also a method for Manufacture of a thin-film liquid crystal display panel create the thickness of a cell gap fold control and a uniform liquid crystal layer can train.

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkristallanzeigefelds mit den Verfahrensschritten desThe invention provides a solution to this problem Method of manufacturing a liquid crystal display panel with the procedural steps of

(A) Forming an electrode pattern on a sub strat,
(B) forming a metal thin film on the substrate with the electrode pattern formed on it,
(C) etching the metal thin film to form Channels,
(D) filling the channels with a translucent Insulation material and forming an upper insulation layer on the metal thin layer,
(E) Forming an upper electrode pattern on the upper insulation layer,
(F) Forming a liquid crystal fill hole in the upper insulation layer,
(G) dissolving the metal thin film for formation a uniform cell space and subsequent ones Filling a liquid crystal into the cell interspace, and
(H) Forming a protective layer on the liquid crystal stall fill hole and the upper electrode pattern.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Auf diesen ist bzw. sindIn the following a preferred embodiment of the Invention described with reference to the accompanying drawings. On this is or are

Fig. 1A bis 1I perspektivische Ansichten, welche den sequentiellen Vorgang der Herstellung eines Dünnschicht- Flüssigkristallanzeigefelds gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigen, und Fig. 1A to 1I are perspective views showing the sequential process of producing a thin-film liquid crystal display panel according to an embodiment of the invention, and

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer nach einem herkömmlichen Verfahren hergestellten Flüssigkristallanzeige. Fig. 2 is a perspective view of a liquid crystal display manufactured by a conventional method.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden ein Zellenzwi schenraum und eine obere Elektrode nach einem Dünnschicht- Herstellungsprozeß ausgebildet, der dem ähnlich ist, der zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen verwendet wird. Dieser unterscheidet sich von dem herkömmlichen Verfahren der Ausbildung des Flüssigkristallzellzwischenraums für die Einfüllung des Flüssigkristalls dadurch, daß das obere und untere Substrat miteinander verbunden werden. Das erfin dungsgemäße Verfahren ist insofern vorteilhaft, als es ein fach und exakt die Ausbildung der gewünschten gleichförmigen Dicke des Zellenzwischenraums gestattet.According to the present invention, one cell space and an upper electrode after a thin film Manufacturing process that is similar to that for Manufacture of semiconductor devices is used. This differs from the conventional method the formation of the liquid crystal cell space for the Filling the liquid crystal in that the upper and lower substrate to be connected. That invented The method according to the invention is advantageous in that it is a professional and exact the formation of the desired uniform Cell gap thickness allowed.

Fig. 1A bis 1I sind perspektivische Ansichten zur Er läuterung des sequentiellen Prozesses für die Herstellung eines Dünnschicht-Flüssigkristallanzeigefelds gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Anhand dieser Figuren werden die Charakteristika dieses Prozesses im einzelnen erläutert. Fig. 1A to 1I are perspective views for He purification of the sequential process for the preparation of a thin-film liquid crystal display panel according to an embodiment of the invention. The characteristics of this process are explained in detail using these figures.

Zunächst wird ein Substrat 21, auf welchem eine Schicht 22 aus leitfähigem Material ausgebildet ist, gereinigt und präpariert (Fig. 1A). Als nächstes wird ein Photoresist 24 auf der Schicht 22 aus leitfähigem Material abgeschieden und entwickelt (Fig. 1B). Danach wird ein unteres Elektrodenmu ster 23 auf dem Substrat durch Ätzen der Schicht aus leitfä higem Material ausgebildet (Fig. 1C).First, a substrate 21 , on which a layer 22 of conductive material is formed, is cleaned and prepared ( FIG. 1A). Next, a photoresist 24 is deposited on the layer 22 of conductive material and developed ( Fig. 1B). Thereafter, a lower electrode pattern 23 is formed on the substrate by etching the layer of conductive material ( Fig. 1C).

Als nächstes wird der Photoresist entfernt und eine untere Isolationsschicht 25 unter Verwendung eines Materi als, wie etwa SiO₂, durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) oder mit einem Sputter-Verfahren ausgebildet, wonach eine Flüssigkristallausrichtungsschicht 26 mit einem Materi al, wie etwa Polyimid, ausgebildet wird (Fig. 1D). Unter Verwendung des Sputter- oder Aufdampfverfahrens wird zur Ausbildung eines Zellenzwischenraums für das Einfüllen von Flüssigkristall eine lösliche Metalldünnschicht 27 in der gewünschten Zellenzwischenraumdicke auf der ausgebildeten Ausrichtungsschicht ausgebildet (Fig. 1E). Aluminium, Molyb dän, Titan haben wünschenswerte Eigenschaften und sind als Material für die Metalldünnschicht geeignet.Next, the photoresist is removed and a lower insulation layer 25 is formed using a material such as SiO₂, by chemical vapor deposition (CVD) or by a sputtering method, after which a liquid crystal alignment layer 26 is formed with a material such as polyimide ( Fig. 1D). Using the sputtering or vapor deposition method, a soluble metal thin film 27 in the desired cell gap thickness is formed on the formed alignment layer to form a cell gap for filling in liquid crystal ( Fig. 1E). Aluminum, molybdenum, titanium have desirable properties and are suitable as a material for the metal thin layer.

Nachfolgend werden zur Ausbildung eines Zellenzwischen raumträgers, der als Abstandsteil wirkt, Löcher 28 in der Dünnschicht 27 durch Ätzen der Metalldünnschicht ausgebildet (Fig. 1F). Danach werden unter Verwendung des CVD-Verfahrens Zellenzwischenraumträger 29 durch Auffüllen der Löcher 28 in der Metalldünnschicht 27 mit lichtdurchlässigem Material, wie etwa SiO₂ oder Si₃N₄, ausgebildet, wobei gleichzeitig eine obere Isolationsschicht 30 als SiO₂-Dünnschicht mit einer Dicke von 2 bis 10 µm auf der Metalldünnschicht ausgebildet wird (Fig. 1G).Subsequently, holes 28 are formed in the thin layer 27 by etching the metal thin layer in order to form a cell intermediate carrier which acts as a spacer ( FIG. 1F). Thereafter, using the CVD method, cell interstices 29 are formed by filling the holes 28 in the metal thin layer 27 with translucent material, such as SiO₂ or Si₃N₄, while an upper insulation layer 30 as a SiO₂ thin layer with a thickness of 2 to 10 microns the metal thin film is formed ( Fig. 1G).

Wenn die obere Isolationsschicht 30 ausgebildet ist, wird ein zweites Elektrodenmuster 31 auf der oberen Isola tionsschicht ausgebildet. Nachfolgend wird ein Flüssigkri stall-Einfülloch 32 durch reaktive Ionenätzung (RIE) oder Naßätzung ausgebildet. Hierbei wird durch Auflösen der Me talldünnschicht 27 über ein Naßätzverfahren ein gleichförmi ger Zellenzwischenraum für den Flüssigkristall 33 in dem Raum ausgebildet, der vorher von der Metalldünnschicht ein genommen worden ist (Fig. 1H).When the upper insulation layer 30 is formed, a second electrode pattern 31 is formed on the upper insulation layer. Subsequently, a liquid crystal fill hole 32 is formed by reactive ion etching (RIE) or wet etching. Here, by dissolving the metal thin film 27 through a wet etching process, a uniform cell space for the liquid crystal 33 is formed in the space previously taken up by the metal film ( Fig. 1H).

Schließlich wird Flüssigkristall 35 in den ausgebilde ten Zellenzwischenraum eingefüllt und das Flüssigkristall- Einfülloch 32 unter Verwendung des CVD-Verfahrens verschlos sen. Danach wird eine Schutzschicht 34 als Schutz für das obere Elektrodenmuster ausgebildet. Ein lichtdurchlässiges Isolationsmaterial, wie etwa SiO₂ oder Si₃N₄, ist als Schutz schicht wünschenswert. Mit diesem Schritt (Fig. 1I) ist die Herstellung eines Dünnschicht -Flüssigkristallanzeigefelds abgeschlossen.Finally, liquid crystal 35 is filled in the formed cell space and the liquid crystal fill hole 32 is closed using the CVD method. A protective layer 34 is then formed to protect the upper electrode pattern. A translucent insulation material, such as SiO₂ or Si₃N₄, is desirable as a protective layer. This step ( Fig. 1I) completes the fabrication of a thin film liquid crystal display panel.

Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Flüssigkristallanzeigefelds erzielt man die folgenden Ergebnisse:
Erstens kann die Dicke des Zellenzwischenraums mit einem Dünnschichtausbildungsprozeß, wie er zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen verwendet wird, zur Ausbildung des Zellenzwischenraums für das Einfüllen eines Flüssigkri stalls genauer gesteuert werden, womit man eine gleichförmi ge Flüssigkristallschicht erhält.When using the method according to the invention for producing a liquid crystal display panel, the following results are achieved:
First, the thickness of the cell gap can be more precisely controlled with a thin film forming process used for manufacturing semiconductor devices to form the cell gap for filling a liquid crystal, thereby obtaining a uniform liquid crystal layer.

Zweitens erreicht man gleichmäßig angeordnete Abstands teile sowie ein vermindertes Gewicht dadurch, daß die obere Zellenzwischenraumschutzschicht und ein Abstandsteil zur Ab stützung des Zellenzwischenraums einer Dünnschicht in Folge ausgebildet werden.Second, you get evenly spaced parts and a reduced weight in that the upper Cell gap protective layer and a spacer to the Ab support of the cell interstice of a thin layer in a row be formed.

Dementsprechend bietet ein nach der Erfindung herge stelltes Flüssigkristallanzeigefeld ausgezeichnete Flüssig kristallansteuerfähigkeiten, wobei seine Leistung verbessert ist.Accordingly, offers a Herge according to the invention liquid crystal display panel excellent liquid crystal control capabilities while improving its performance is.

Claims

1. Thin-film liquid crystal display panel with
a substrate ( 21 ) on which an electrode pattern ( 23 ) is formed,
an insulation layer ( 30 ) lying at a certain distance from the substrate,
a number of legs protruding from the insulation layer and supporting on the substrate, and
one between the substrate ( 21 ) and the insulation layer ( 25 ) interposed liquid crystal layer ( 35 ).

2. Thin-film liquid crystal display panel according to claim 1, wherein the insulation layer ( 30 ) has a transparent material made of SiO₂ or Si₃N₄.

3. Method for producing a thin-film liquid crystal display panel with the following method steps:

(A) forming an electrode pattern ( 23 ) on a substrate ( 21 ),
(B) forming a thin metal layer ( 27 ) on the substrate ( 21 ) with the electrode pattern ( 23 ) formed thereon,
(C) etching the metal thin layer ( 27 ) to form channels ( 28 ),
(D) filling the channels with a transparent insulation material and forming an upper insulation layer ( 30 ) on the metal thin layer ( 27 ),
(E) forming an upper electrode pattern ( 31 ) on the upper insulation layer,
(F) forming a liquid crystal fill hole ( 32 ) in the upper insulation layer ( 30 ),
(G) dissolving the metal thin film ( 27 ) to form a uniform cell gap ( 33 ) and subsequently filling a liquid crystal ( 35 ) into the uniform cell gap, and
(H) Forming a protective layer ( 34 ) on the liquid crystal fill hole ( 32 ) and the upper electrode pattern ( 31 ).

4. The method of claim 3, further comprising the step of forming an alignment layer ( 26 ) between steps (A) and (B).

5. The method of claim 3, further comprising the step of forming a lower insulation layer ( 25 ) between steps (A) and (B).

6. The method of claim 3, further comprising the steps of forming a lower insulation layer ( 25 ) and an alignment layer ( 23 ) thereon between steps (A) and (B).

7. The method of claim 3, wherein the metal thin layer material of at least one of the materials aluminum, Is molybdenum and titanium.

8. The method of claim 3, wherein the upper isola tion layer a translucent material made of SiO₂ or Si₃N₄ has.